علوم آب و خاک

تثبیت پتاسیم در خاک فرآیند مهمی است که قابلیت دسترسی پتاسیم توسط گیاهان را تحت تأثیر قرار می‌دهد. اطلاعات درباره تثبیت پتاسیم در خاک‌های استان چهارمحال و بختیاری محدود است. این پژوهش با هدف تعیین گنجایش تثبیت پتاسیم و ارتباط آن با ویژگی‌های خاک در ۱۰ نمونه از خاک‌های سطحی استان چهارمحال و بختیاری انجام شد. گنجایش تثبیت پتاسیم با افزودن شش غلظت مختلف پتاسیم با استفاده از نمک کلرید پتاسیم و اندازه‌گیری گنجایش تبادل کاتیونی بخش معدنی، آلی و رس خاک‌ها تعیین شد. نتایج نشان داد که دامنه تغییرات گنجایش تبادل کاتیونی بخش معدنی، آلی و رس خاک‌ها به‌ترتیب ۲/۱۶ تا ۳۸/۱۹ و ۷۱/۱ تا ۲۷/۳ و ۳/۲۹ تا ۸/۳۹ سانتی‌متر بار بر کیلوگرم بود. دامنه تغییرات شاخص قابلیت استفاده پتاسیم در خاک‌ها ۳۶/۰ تا ۷۰/۰ و شاخص تثبیت پتاسیم ۲۹/۰ تا ۶۳/۰ بود. نتایج نشان داد که شاخص تثبیت و شاخص قابلیت استفاده پتاسیم با گنجایش تبادل کاتیونی کل خاک و بخش معدنی، درصد رس، pH و درصد کربنات کلسیم معادل همبستگی معنی‌داری داشتند. نتایج پژوهش نشان داد که تثبیت کود پتاسیمی در خاک‌های مطالعه شده نقش مهمی در دینامیک پتاسیم خاک و قابلیت استفاده پتاسیم برای گیاهان دارد.

بهبود کیفیت و اصلاح خاک ازجمله مسائلی است که مهندسین عمران همواره با آن درگیر بوده‌اند و روش‌های گوناگونی برای انواع خاک‌ها به‌کار گرفته شده ‌است. اهمیت موضوع تا جایی است که کشورها، هزینه‌های زیادی در سال صرف اجرای این پروژه‌ها می‌کنند. در این‌میان خاک‌های دانه‌ای، به‌دلیل خصوصیات مقاومتی همواره مشکل‌ساز بوده‌اند. بیوگروتینگ روشی جدید و سازگار با محیط‌ زیست برای بهبود پارامترهای مقاومتی خاک است که از پیوند رشته بیوتکنولوژی و مهندسی عمران به‌وجود آمده است. در این راستا با استفاده از تزریق باکتری pasteurii Sporosarcina در یک مرحله و اوره و کلرید کلسیم در مرحله بعد (تزریق دوفازی) به‌عنوان مواد مغذی در ستون خاک به تثبیت خاک پرداخته و مقاومت فشاری محدود نشده نمونه‌ها بررسی شد. در این پژوهش از روش تاگوچی جهت طراحی آزمایش‌ها و تحلیل داده‌ها استفاده گردید. فعالیت باکتری باعث رسوب کربنات کلسیم در نمونه‌های خاک شد به‌طوری‌که پس از 21 روز، مقاومت فشاری تک ‌محوری خاک از مقدار 85 کیلو پاسکال در نمونه شاهد به 930 کیلو پاسکال در حالت بهینه افزایش یافت.

اولویت‌بندی زیرحوزه‌های آبخیز به‌منظور اجرای عملیات حفاظت آب و خاک بسیار مهم و ضروری می‌باشد. پژوهش حاضر به اولویت‌بندی 13 زیرحوزه آبخیز هراز با آنالیز پارامترهای مورفومتری و کاربری اراضی به‌منظور شناسایی زیرحوزه‌های حساس به فرسایش خاک با استفاده از نرم‌افزار GIS و RS می‌پردازد. در آنالیز مورفومتری پارامترهای نسبت انشعاب، تراکم زهکشی، فراوانی آبراهه، بافت زهکشی، فاکتور شکل، ضریب گردی، ضریب فشردگی، ضریب کشیدگی، طول جریان زمینی، شاخص شکل و اختلاف ارتفاع درنظر گرفته شدند. نقشه کاربری اراضی به هفت کلاس جنگل، زراعت آبی، مخازن آبی، اراضی فاقد پوشش گیاهی، مرتع، باغات و اراضی مسکونی طبقه‌بندی شد. درنهایت زیرحوضه‌ها به‌منظور حفاظت خاک به چهار طبقه خیلی‌زیاد، زیاد، متوسط و کم طبقه‌بندی شدند. در اولویت‌بندی برمبنای آنالیز مورفومتری زیرحوضه SW-4، برمبنای کاربری اراضی زیرحوضه‌های SW-8، SW-6، SW-12 در گروه اولویت خیلی زیاد قرارگرفتند. در حالی‌که در اولویت‌بندی نهایی با تلفیق هردو آنالیز مورفومتری و کاربری اراضی زیرحوضه SW-4 به‌عنوان منطقه با اولویت خیلی زیاد قرارگرفت. این منطقه به‌عنوان منطقه بحرانی شناسایی شده بنابراین باید در اولویت اول برای اجرای عملیات حفاظت آب و خاک مدنظر قرار بگیرد.

آلاینده‌ها از جمله عوامل مختل کننده محیط زیست به‌شمار رفته و از میان آنها فلزات سنگین به‌دلیل غیرقابل تجزیه بودن و اثرات فیزیولوژیکی بر موجودات زنده در غلظت‌های کم، اهمیت بیشتری دارد. هدف این تحقیق بررسی اثر کاربری صنعتی بر غلظت کادمیم و سرب در خاک‌های سطحی منطقه جنوب غرب اصفهان بود. پس از بررسی تصاویر ماهواره‌ای منطقه مورد مطالعه و نقشه‌های توپوگرافی ۵۰۰۰۰: ۱، نمونه‌برداری خاک از عمق صفر- ۲۰ سانتی‌متر به‌صورت تصادفی انجام شد. تعداد ۳۸ خاک سطحی منطقه صنعتی با حداقل فاصله ۱۴۸۰ متر در سطح ۷۳۴۸۱ هکتار نمونه‌برداری شد. غلظت کادمیم و سرب در نمونه‌های خاک پس از هضم تر (اسید نیتریک و اسید کلریدریک) به روش جذب اتمی اندازه‌گیری شد. ساختار مکانی متغیرها و اعتبار واریوگرام مربوط به سرب و کادمیم حاصل از تجزیه نمونه‌های خاک منطقه بررسی شد و درنهایت توزیع مکانی سرب و کادمیم در محیط ArcGIS تهیه شد. نتایج اولیه نشان داد در خاک سطحی منطقه صنعتی میانگین غلظت کادمیم و سرب به‌ترتیب ۸/۱ و ۵/۳۱ میلی‌گرم برکیلوگرم از میانگین غلظت جهانی بالاتر بود. ولی مقادیر میانگین هر دو فلز از مقدار غلظت استاندارد سازمان حفاظت محیط زیست ایران کمتر بود.

وضعیت شکل‌های پتاسیم خاک و ارتباط آن با مقدار پتاسیم دانه گندم در زمان برداشت می‌تواند در مدیریت حاصلخیزی این عنصر مهم باشد. بدین‌منظور تعداد ۴۰ نمونه خاک سطحی (عمق 20-0 سانتی‌متر) و زیرسطحی (عمق ۴۰-۲۰ سانتی‌متر) و همچنین نمونه‌های دانه‌های گندم از مزارع شهرستان داراب که تحت کشت گندم بودند در خردادماه ۱۳۹۳ به‌صورت تصادفی برداشته شد. سپس ویژگی‌های مختلف فیزیکی و شیمیایی و شکل‌های مختلف پتاسیم شامل محلول، تبادلی و غیرتبادلی و همچنین مقدار پتاسیم دانه گندم اندازه‌گیری گردید. نتایج نشان داد که پتاسیم محلول، تبادلی و غیرتبادلی در خاک‌های مورد مطالعه به‌ترتیب در دامنه ۷۰-۱۵، ۴۴۳-۹۱ و ۱۱۸۲-۳۹۶ میلی‌گرم بر کیلوگرم بودند. ارتباط معنی‌داری بین شکل‌های پتاسیم خاک و مقدار رس، کربنات کلسیم و ظرفیت تبادل کاتیونی به‌دست آمد. اگرچه انتظار می‌رود که در مرحله پایانی رشد گندم مقدار پتاسیم به‌سهولت قابل‌استفاده خاک (پتاسیم محلول و تبادلی) کم باشد، اما اغلب خاک‌های مورد مطالعه دارای مقدار کافی پتاسیم بودند. همچنین ارتباط مثبت و معنی‌دار بین شکل‌های مختلف پتاسیم، نشان از به تعادل رسیدن مجدد شکل‌های پتاسیم در زمان برداشت گندم داشت. اگرچه ارتباط معنی‌داری بین مقدار پتاسیم دانه گندم و شکل‌های پتاسیم خاک به‌دست نیامد اما برای خاک‌های بافت ریز (رس>۳۰ درصد) نشان داده شد که مقدار پتاسیم دانه با پتاسیم تبادلی خاک و درصد رس همبستگی مثبت و معنی‌داری دارد. این بدان ‌معنی است که برای خاک‌های سنگین، استات آمونیم می‌تواند عصاره‌گیر مناسبی جهت تخمین وضعیت پتاسیم خاک و مقدار پتاسیم قابل‌استفاده گیاه در منطقه مورد مطالعه باشد.

با توجه به اهمیت حفاظت خاک و جلوگیری از فرسایش بادی در اراضی ماسه‌ای و تأثیر جنگل‌کاری به‌عنوان یک عامل مؤثر و دائمی در امر تثبیت ماسه‌های روان، یکی از کانون‌های بحرانی فرسایش بادی در نزدیکی شهرستان شوش که تقریباً ۲۰ سال پیش مالچ‌ پاشی و نهال‌کاری شده است، را انتخاب و تأثیر سطوح مختلف تاج ‌پوشش را بر خصوصیات فیزیکو شیمیایی خاک بررسی نمودیم. از اینرو، دو منطقه جنگل‌کاری با تاج ‌پوشش ۱۰۰-7۵ درصد و ۵۰-2۵ درصد و منطقه شاهد به مساحت هرکدام ۱۰ هکتار انتخاب شد. سپس در هر منطقه ۱۵ پلات پیاده و خواص فیزیکو شیمیایی خاک مورد اندازه‌گیری قرار گرفت. نتایج نشان داد جنگل‌کاری باعث تغییر بافت خاک از شنی به شن‌لومی و افزایش میزان فسفر، پتاسیم، کربن آلی و نیتروژن خاک در عمق ۵-0 سانتی‌متر شده بود که به‌دلیل جذب املاح از عمق خاک توسط ریشه و تجمع آن در برگ و اندام‌های گیاهی و درنهایت ریزش و تجزیه لاشبرگ بیشتر در این منطقه نسبت به منطقه شاهد بود. همچنین در این مطالعه تاج ‌پوشش ۵۰-2۵ درصد بهترین حالت را برای بهبود خواص فیزیکو شیمیایی خاک داشته است. بنابراین می‌توان گفت جنگل‌کاری نه‌تنها باعث حفاظت خاک و تثبیت ماسه‌های روان می‌شود؛ بلکه منجر به حاصلخیزی خاک و پایداری دائمی آن شده است.

بیشتر اراضی زیر کشت ذرت در استان همدان به‌صورت سنتی با گاوآهن برگردان‌دار و یک‌سری ادوات خاک‌ورزی ثانویه آماده می‌شود. در سال‌های اخیر استفاده از سیستم‌های خاک‌ورزی حفاظتی مورد استقبال قرار گرفته است. این پژوهش در قالب طرح آماری کرت‌های خردشده (اسپلیت پلات) با ۶ تیمار و ۳ تکرار انجام شد. روش‌های خاک‌ورزی شامل: ۱T- روش مرسوم، شخم با گاوآهن برگردان‌دار + سیکلوتیلر مجهز به غلطک ۲T- خاک‌ورز مرکب، گاوآهن قلمی مجهز به غلطک و ۳T- خاک‌ورزی نواری با تیغه‌های قلمی به‌عنوان کرت اصلی و دو روش کوددهی شامل ۱F- پخش سطحی کود فسفاته قبل از کاشت ۲F- جای‌گذاری نواری کود فسفاته به هنگام کاشت به‌عنوان کرت فرعی در‌نظر گرفته شد. برخی از خواص فیزیکی خاک شامل، سرعت نفوذ آب در خاک، مقاومت خاک (شاخص مخروطی) و چگالی ظاهری خاک و نیز عملکرد و اجزا عملکردی ذرت دانه‌ای اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد که روش‌های خاک‌ورزی و عمق خاک اثر معنی‌دار بر چگالی ظاهری و شاخص مخروطی خاک دارند. همچنین اثر روش خاک‌ورزی بر سرعت نفوذ آب در خاک معنی‌دار شد. اثر روش کوددهی بر عملکرد ذرت در سطح احتمال ۱% معنی‌دار شد. جای‌گذاری نواری کود به هنگام کاشت با میانگین عملکرد دانه، ۱۰۸۶۲ کیلوگرم در هکتار نسبت به پخش سطحی کود با میانگین عملکرد دانه، ۹۹۶۵ کیلوگرم در هکتار برتری داشت. اگرچه تأثیر روش‌های مختلف خاک‌ورزی بر عملکرد دانه ذرت معنی‌دار نشد اما تیمار ۲T با میانگین عملکرد دانه، ۱۰۹۱۳ کیلوگرم در هکتار نسبت به دو تیمار دیگر (۱T با میانگین عملکرد دانه، ۱۰۱۰۶ کیلوگرم در هکتار و ۳T با میانگین عملکرد دانه، ۱۰۲۲۲ کیلوگرم در هکتار) برتری داشت.

این مطالعه با هدف بررسی تغییرات دینامیک فرسایش شیاری و همچنین بررسی کارایی مدل Hairsine-Rose در برآورد غلظت رسوب انجام شده است. آزمایش‌ها در ایستگاه تحقیقات حفاظت خاک و آب دانشگاه تهران واقع در منطقه کوهین استان قزوین انجام شد. چهار دبی جریان در سه شیب مختلف در شیارهایی دست‌ساز ذوزنقه‌ای به‌طول ۳ متر و عرض کف ۵ سانتی‌متر مورد آزمون قرار گرفت. در هر آزمایش، رواناب خروجی در فواصل زمانی مختلف جمع‌آوری و برای تعیین غلظت رسوب به آزمایشگاه منتقل گردید. تمام آزمایش دو بار و در فصل‌های پاییز و بهار انجام شد. نتایج بیانگر تغییرات دینامیک غلظت رسوب بود که تابعی از دبی جریان، شیب بستر و فصل بود. غلظت رسوب در دقایق اولیه آزمایش زیاد بود، اما با گذشت زمان کاهش ‌یافته و به یک حالت کم ‌و بیش پایدار رسید. اثر شدت جریان و شیب در شرایط ناپایدار اولیه آشکارتر از شرایط پایدار نهایی بود. همچنین غلظت رسوب در آزمایش‌های فصل پاییز بیش از آزمایش‌های فصل بهار بود، هرچند که روند تغییرات زمانی مشابه بود. مدل Hairsine-Rose در برآورد غلظت رسوب در قدرت جریان‌های کم بهتر عمل نمود، اما در کل دارای بیش‌ برآوردی بسیار زیادی در تمام دامنه بود که بیانگر اشکال ساختاری مدل است.

این آزمایش به منظور بررسی اثر کود مرغی و بیوچارهای تهیه شده از آن بر روند فراهمی زیستی و بازیابی فسفر در یک خاک آهکی اجرا شد. تیمارها ترکیبی از چهار سطح فسفر (صفر،30، 60 و 90 میکروگرم در گرم خاک) و پنج سطح ماده آلی (شاهد، کود مرغی و بیوچارهای تهیه شده از آن در دمای 200، 300 یا 400 درجه سلسیوس) بود. مواد آلی به میزان 2% وزنی با 400 گرم خاک مخلوط و به مدت 150 روز خوابانده شد. فراهمی زیستی فسفر در خاک در 8 مرحله مختلف از دوره خواباندن اندازه‌گیری شد. فراهمی فسفر در خاک‌های تیمار نشده با ماده آلی کمتر بود و با گذشت زمان نیز کاهش یافت. بازیابی فسفر از کود فسفری در ابتدای دوره خواباندن بیشتر از منابع ماده آلی بود اما با گذشت زمان به شدت کاهش یافت. در خاک‌های تیمار شده با منابع مختلف مواد آلی با گذشت زمان فراهمی زیستی فسفر و بازیابی آن افزایش یافت. کاربرد فسفر به همراه مواد آلی میزان بازیابی فسفر را کاهش داد. برهمکنش منفی سطوح بالای فسفر و منابع ماده آلی بر فراهمی فسفر در خاک مشاهده شد. به طور کلی بیوچار300 بیشترین تأثیر را بر تعدیل فراهمی فسفر در خاک داشت.

سیستم زهکشی پلکانی، نوعی سیستم زهکشی زیرزمینی است که در آن خطوط زهکش مجاور هم، در دو عمق متفاوت نصب می­شوند. در مدلی که در آزمایشگاه هیدرولیک گروه مهندسی آب دانشگاه فردوسی مشهد ساخته شد، از یک مخزن مکعب مستطیل به طول 2 متر و عرض و ارتفاع 1 متر از جنس آهن گالوانیزه استفاده گردید. در این مدل، دو ردیف زهکش با فاصله 20 سانتی‏متر از یکدیگر نصب گردید. زهکش‏ها از یک لوله سه جداره به قطر خارجی 16 میلی‏متر و از جنسPVC تهیه شدند. خاک  داخل مدل به­صورت سه لایه ریخته شد به طوری که یک لایه خاک کم نفوذ پذیربه ضخامت 20 سانتی‏متر و با هدایت هیدرولیکی 15/1 سانتی‏متر بر ساعت در بین دو  لایه خاک با نفوذپذیر به ضخامت­های30 سانتی‏متر برای لایه زیرین و 20 سانتی‏متر برای لایه بالایی با هدایت هیدرولیکی 55/1 سانتی‏متر بر ساعت قرار گرفت. تعدادی پیزومتر با فاصله 10 سانتی‏متر از یکدیگر در کف مدل نصب گردید. پس از تجهیز مدل به شیرهای قطع و وصل جریان زهکش‏ها، آزمایش­ها با یک آبیاری سنگین برای فواصل مختلف بین زهکش‏ها در اعماق 30 و 50 سانتی‏متر صورت پذیرفت و مقادیر ارتفاع سطح ایستابی به عنوان مقادیر مشاهده شده از مدل آزمایشگاهی استخراج گردید. نتایج نشان می­دهد در حالتی فاصله زه کش ها 25 سانتی‏متراست حداکثر ارتفاع سطح ایستابی با گذشت زمان به زهکش کم عمق نزدیک می شود و در مدت زمان حدود 24 ساعت به زهکش کم عمق می رسد و از آن زمان به بعد دبی زهکش کم عمق به صفر می رسیده و عملاً این زهکش از کار افتاده و تنها زهکش عمیق به کار خود ادامه می دهد. این مدت زمان برای حالتی که زهکش‏ها در فاصله 35 سانتی‏متری از یکدیگر قرار داشته باشند به 40 ساعت و برای فاصله های 60 و 75 سانتی‏متر به 48 ساعت افزایش می یابد. یافته ها با یک حل تحلیلی (آپادهیایا و چوهان، 2000) مقایسه و  تنها در محدوده کمی از پروفیل سطح ایستابی، که بیشتر منطقه بین دو زهکش را شامل می­شود، همخوانی داشته و با بیشتر شدن فاصله بین زهکش‏ها، زمان افت سطح ایستابی افزایش می­یابد. بیش ترین ناهماهنگی مربوط به شرایط مرزی در محل زهکش عمیق تر بود. چند معادله ی تجربی برای شرایط مرزی و برای زمان های مختلف پیشنهاد شد به طوری که همخوانی قابل قبول گردید. درستی چنین معادلاتی باید برای شرایط متفاوت دیگر بررسی شود.

نقشه توزیع مکانی کلاس‌های خاک برای استفاده مفید و مؤثر از خاک و تصمیم‏گیری‎های مدیریتی مهم است. نقشه‎برداری رقومی خاک (DSM) می‎تواند توزیع مکانی کمّی از کلاس‎های خاک پیش‎بینی کند. مؤلفه‎های کلیدی و اصلی DSM، روش‌ها و مجموعه‎ای از متغیرهای کمکی محیطی مورد استفاده برای پیش‎بینی کلاس‎های خاک هستند. این مطالعه به منظور تهیه نقشه رقومی گروه‎های بزرگ خاک با روش رگرسیون لجستیک چندجمله‎ای با استفاده از دو مجموعه از متغیرهای کمکی شامل: مجموعه (1) متغیرهای مشتق شده از مدل رقومی ارتفاع، شاخص‎های سنجش از دور و سطوح ژئومورفیک تفکیک ‎شده در منطقه و مجموعه (2) متغیرهای مشتق شده از مدل رقومی ارتفاع، شاخص‎های سنجش از دور، ژئومورفیک تفکیک ‎شده و واحدهای خاک شناسایی شده (نقشه خاک) در بخشی از اراضی شهرستان بم استان کرمان طراحی گردید. یک طرح نمونه‎برداری طبقه‎بندی شده تصادفی در منطقه‎ای به مساحت صد هزار هکتار تعریف شد و در‌نهایت، ۱۲6 خاکرخ حفر و تشریح گردید. نتایج ارزیابی دقت مدل رگرسیون لجستیک چندجمله‌ای با متغیرهای ورودی مختلف نشان داد که با وارد شدن نقشه خاک قدیمی در مدل‎سازی، شاخص ‏های صحت مدل ازجمله صحت کلی وآماره کاپا به ترتیب از 71/0 و 65/0 به 79/0 و 74/0 افزایش یافت. همچنین نتایج نشان داد که در پیش‎بینی کلاس خاک، سطح ژئومرفولوژی در بین متغیرهای ورودی دو مجموعه، به‎عنوان یک متغیر پیش‌بینی کننده قدرتمند است. به‎طور کلی نتایج نشان داد که تکنیک‌های نقشه‎برداری رقومی می‌توانند روش سنتی نقشه‎برداری را ارتقاء بخشند، کاربرد نقشه‎های تولید شده را افزایش داده وهمچنین قابلیت استفاده این نقشه‌ها را برای شاخه‌های علمی مختلف را امکان‎پذیر نماید.
 

بهره­ برداری مناسب از اراضی کشاورزی و منابع­ طبیعی موجب کاهش فرسایش خاک و افزایش تولید در حوزه­ های آبخیز می­شود. از طرفی، الگوی کاربری اراضی به­واسطه افزایش فعالیت­ های انسان در زمین به منظور برآورد نیازهای مختلف، در حال تغییر است. یکی از روش­ های مدیریتی برای رسیدن به پایداری تولید و کاهش فرسایش خاک، بهینه­ سازی کاربری اراضی است. در این تحقیق با استفاده از مدل برنامه­ریزی خطی(سیمپلکس) و سامانه اطلاعات جغرافیایی، به بررسی نتایج حاصل از بهینه­سازی کاربری اراضی در حوضه چهل­گزی سنندج در سه سناریو شامل وضعیت موجود، وضعیت اعمال مدیریت و وضعیت استاندارد اراضی پرداخته شد. پتانسیل فرسایش با استفاده از مدل MPSIAC در اراضی آبی65/1، اراضی دیم 31/3، مرتع 64/3،  باغ 49/1 و متوسط حوضه 58/3 تن در هکتار در سال برآورد شد. نتایج تحلیل حساسیت سناریو­ها نشان داد که در صورت بهینه­ سازی کاربری اراضی، پتانسیل فرسایش در وضعیت فعلی85/0 درصد افزایش می­یابد؛ ولی در وضعیت اعمال مدیریت اراضی92/16درصد و در وضعیت استاندارد 32 درصد کاهش می­یابد. نتایج تحلیل حساسیت در هر سه گزینه نشان داد که تغییر در مساحت اراضی مرتعی بیشترین تأثیر را در تغییرات پتانسیل فرسایش حوضه دارد.

پدیده فرسایش یکی از مهم‌ترین عوامل تخریب سازه‌های آبی است. لذا اصلاح خاک جهت بهبود کیفیت آن و کاهش فرسایش، امری مهم به‌شمار می‌رود. با توجه به اثرهای زیانبار موادی همچون آهک و خاکستر بر محیط زیست و توسعه روز افزون به‌کارگیری فناوری نانو در شاخه‌های مختلف علوم مهندسی، استفاده از ذرات نانو به‌عنوان مواد افزودنی نوین، روشی کارآمد تلقی می‌شود. در این تحقیق، برای بررسی تأثیر ماده افزودنی نانو‌سیلیس در کنترل فرسایش ماسه، از دستگاه تابع فرسایش (EFA) استفاده شده است. نمونه‌های حاوی نانو‌سیلیس با مقادیر صفر، 1، 5/1، 2 و 4 درصد وزنی خاک خشک در قالب تراکم استاندارد متراکم گردیده و به‌وسیله یک فلوم بسته تحت دبی‌های متغیر مورد آزمایش فرسایش‌پذیری قرار گرفتند. پارامترهای فرسایش‌پذیری به‌دست آمده نشان داد که با افزودن 5/1 درصد وزنی نانو‌سیلیس به خاک خشک، فرسایش‌پذیری نسبت به نمونه شاهد 92 درصد کاهش می‌یابد. نتایج نشان می‌دهد که تراکم نمونه‌ها در درصد رطوبت بهینه سبب می‌شود خاک بیشترین مقاومت در برابر فرسایش را از خود نشان دهد. نتایج تصویر میکروسکوپی (SEM) نشان می‌دهد که با افزودن ذرات نانو‌سیلیس به خاک خشک، ساختار خاک متراکم‌تر می‌شود، که این امر موجب کاهش فرسایش‌پذیری می‌گردد.
 

برای ارزیابی صحیح پتانسیل بیابانزایی در اکوسیستم‌های مختلف باید از شاخص‌ها و روش‌های مناسب استفاده نمود. در این تحقیق بیابانزایی منطقه سگزی واقع در شرق اصفهان با استفاده از فاکتورهای مؤثر در معیار خاک مدل مدالوس ارزیابی و با استفاده از شبکه‌های باور بیزین (BBN) یک مدل علت و معلولی برای بررسی بیابانزایی این منطقه استفاده شد. برخی ویژگی‌های خاک از جمله بافت، میزان سدیم و کلر محلول در خاک، مواد آلی، نسبت جذبی سدیم (SAR)، هدایت الکتریکی (EC) و میزان گچ‏ مربوط به 17 پروفیل خاک در منطقه استفاده شد. با انجام تجزیه و تحلیل‌های سناریوهای مختلف و حساسیت سنجی در مدل شبکه باور بیزین، تأثیر عوامل مؤثر بر کیفیت خاک منطقه بر روند بیابانی شدن منطقه بررسی شد. نتایج نشان داد که روش تلفیقی حاضر می‌تواند عدم اطمینان ناشی از تأثیر ویژگی‌های مختلف خاک بر روند بیابانی شدن را نشان دهد. براساس نتایج مدل مدالوس‏‏ 28/28 درصد از منطقه دارای کیفیت نامناسب و 72/71 درصد از منطقه دارای وضعیت متوسط از لحاظ کیفیت خاک بودند. آنالیز حساسیت در هر دو مدل نشان داد که مواد آلی، SAR و EC مؤثرترین عوامل ادافیکی مؤثر در بیابانی شدن منطقه می‌باشند. ارزیابی اثرات روش‌های مختلف مدیریتی بر این متغیرها می‌تواند مدیران را کمک کند که استراتژی‌های مناسب مدیریتی برای کنترل فرآیند بیابانی شدن اتخاذ نمایند.
 

امروزه سازه‌های آبی با صرف هزینه‌های بسیار زیاد به‌منظور استفاده بهینه از منابع آب و خاک احداث می‌گردند. عدم انجام مطلوب مطالعات فنی، اجتماعی و اقتصادی باعث تحمیل هزینه‌های نامتعارف نگهداری این تأسیسات در دوران بهره‌برداری می‌گردد. منابع آب به دلیل رشد صنایع، افزایش جمعیت بشر و عدم رعایت استانداردهای زیست محیطی آلوده گردیده‌اند. اکثر سازه‌های آبی هم در مناطقی با کیفیت آب نامناسب ساخته می‌شوند. از طرف دیگر، ویژگی‌های مهندسی خاک‌های ریزدانه به‌ویژه خاک‌های رسی تابع عوامل از جمله املاح موجود در آب منفذی است. به‌طوری‌ که تغییر در آن سبب ایجاد تغییر در ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی خاک‌ها گردیده و در نتیجه سازه‌های بنا شده برروی خاک‌ در معرض آسیب قرار می‌گیرند. این پژوهش، تأثیر آب‌های شوری بر خصوصیات مهندسی خاک را بررسی نمود. در این رابطه کلرور سدیم ((NaCl با 5 سطح مختلف (0، 1/0، 21/0، 41/0 و 72/0 مول بر لیتر) به خاک افزوده شد و مشخصات تراکمی، پارامترهای برشی، حدود اتربرگ و پارامترهای تحکیم بررسی شدند. نتایج نشان داد که افزودن شوری تغییرات معنی‌داری بر وزن واحد حجم خشک بیشینه و رطوبت بهینه خاک ایجاد نمی‌کند ولی باعث کاهش چسندگی خاک و افزایش زاویه اصطکاک داخلی می‌گردد همچنین نتایج نشان داد افزایش شوری حد روانی را کاهش داده ولی تأثیر ناچیزی بر حد خمیری خاک داشت.
 

حفاظت خاک مؤثر ‏نیازمند یک مدل و چهارچوب مناسب در ارزیابی فرسایش خاک سناریوهای کاربری اراضی است. مدل ‏USLE‏ با هدف پیش‌بینی واکنش ‏سناریوهای مناسب کاربری اراضی در کاهش تولید رسوب بالادست سد یامچی (747 کیلومتر مربع) در غرب اردبیل مورد استفاده قرار گرفت. ‏علاوه بر وضعیت موجود، هفت سناریوی مدیریت کاربری اراضی براساس الگوی استفاده از اراضی در محیط ‏GIS‏ تهیه شد. سپس داده‌های ورودی براساس ‏داده‌های زمینی، کاربری اراضی و داده‌های مشاهداتی تهیه شد. براساس نتایج مدل، مقدار فرسایش در سناریوی مبنا برابر 92/3 تن در هکتار در سال است. در این راستا می‌توان با انجام عملیات حفاظتی در اراضی دیم و شیب‌دار و تنها با اجرای سناریوی 5 (حفاظت خاک در اراضی دیم با کشت تراز- باقی گذاشتن بقایای گیاهی پس از برداشت) فرسایش را از مقدار 92/3 به 02/2 تن در هکتار در سال کاهش داد. کم‌ترین مقدار کاهش فرسایش مربوط به حفاظت خاک در اراضی آبی مربوط به سناریوی 6 (حفاظت خاک در اراضی زراعی آبی با بقایای گیاهی) و بیشترین مقدار کاهش فرسایش در اثر اجرای عملیات مدیریتی مربوط به اجرای سناریوی 7 (حفاظت بیولوژیکی خاک در اراضی آبی و دیم) می‌باشد. نتایج حاکی از قابلیت چهارچوب مبتنی بر سناریو و ارزیابی اثرات سناریوهای مدیریتی بر کاهش رسوب ورودی به سد و اولویت‌بندی عملیات حفاظت خاک در منطقه مورد مطالعه است.